Гибкие солнечные батареи - плюсы и минусы, выбор и монтаж

Правила эксплуатации

Производители аккумуляторов всегда отмечают тот факт, что надёжность и долговечность таких устройств зависит от условий эксплуатации. Существует несколько простых рекомендаций, с помощью которых можно существенно продлить срок службы приобретённой батареи:

Вентиляция помещения. Единого правила в этом случае просто нет, так как все зависит от ситуации. Если пользователь использует стандартную батарею, ёмкость которой соответствует аккумулятору солнечной панели, то создавать дополнительные вентиляционные условия просто не нужно. Помимо этого, АКБ выделяет небольшое количество газов, которые уничтожают опасные для человека грибки, плесень и бактерии. Такие газы совершенно безвредны для животных и людей, благодаря чему можно не бояться отравлений.
Оптимальный температурный режим. Те, кто уже не первый год использует АКБ для солнечных батарей, знают, что лучше всего такие устройства работают при температуре от +5 до +15˚С. Главное избегать резких перепадов температуры, которые могут вывести из строя всю систему. В связи с этим аккумуляторы лучше устанавливать в просторных погребах, подвалах.
Ёмкость аккумулятора. Если есть такая возможность, то своё предпочтение лучше отдать устройствам с большой ёмкостью. Это связано с тем, что пользователь сможет подключать мощные электрические приборы, которые потребляют большое количество тока. Из-за этого часто наблюдается серьёзное провисание напряжения в АКБ, что чревато полным отключением батареи. Если же пользователь приобретает аккумулятор с минимальной ёмкостью, этого может быть недостаточно для стабильной работы болгарки и шуруповёрта.
Заряд АКБ для солнечных панелей. В процессе своей работы мощные аккумуляторы вырабатывают довольно большое количество газов, которые нужно эффективно ликвидировать. Стоит отметить, что некоторые производители оснастили свою продукцию специальными отверстиями для вентиляции, которые расположены на торце. В этом случае ситуация существенно упрощается, так как пользователю нужно подключить небольшую силиконовую трубку и вывести её на улицу. При желании можно задействовать обычную трубочку от медицинских капельниц.

Отдельно стоит учесть, что приобретение АКБ большой ёмкости считается более целесообразным, так как в этом случае пользователь получает множество преимуществ: процессы заряда и разряда будут происходить в наиболее щадящем токовом режиме.

Как выгодно применять

Учитывая свойство панелей работать лишь в солнечную погоду, необходимо детально изучить рынок солнечных батарей, а именно материал из которого их изготавливают. Поликристаллические панели способны прекрасно генерировать не только прямой солнечный свет, но и рассеянные лучи. А требуемые для действия установок, солнечного излучения облака уже не являются преградой. С целью получения большей эффективности, даже в пасмурную погоду следует выбирать поликристаллические кремниевые батареи.

Выпадение осадков, в частности снега, в определенном смысле, вовсе не минус. Когда падает снег, объемы отраженных лучей увеличиваются. И если в панелях присутствуют кремниевые фотоэлементы, возрастает количество накопленной энергии. При установке панелей следует иметь в виду и снежный вопрос, возникает потребность частого очищения панелей от снега.

Однако время и прогресс не стоят на месте и возможно в ближайшем будущем силой мысли будут разработаны батареи, без всяческих недостатков и минусов. И человечество уверенными шагами пойдет в направлении сохранения природы, атмосферы и планеты.

Область применения

Логично их использовать только в походных условиях, ведь тонкопленочные солнечные батареи легко развернуть и установить на крыше палатки, трейлера и т.д. В такой ситуации возить тяжелые конструкции не всегда удобно. Поэтому такие батареи смогут стать настоящим спасениям для всех людей во время путешествия. С помощью них можно будет зарядить телефон, фонарь.

В качестве больших электростанций применять их не всегда логично и удобно. Чтобы они показали хороший результат нужно устанавливать тонкопленочные солнечные батареи на большом периметре. Что в конечном результате будет стоить серьезных денег. Узнайте, стоит ли устанавливать ветровую электростацию дома.

Видео о современных пленочных батареях

Особенности садовых ламп

Вся продукция «Эра», которая поставляется в широкую продажу, предназначенная для освещения садов и других типов уличного пространства, отличается следующими особенностями:

Солнечная батарея одинаково эффективно накапливает заряд энергии как в летнее, так и в зимнее время.
После включения прибора в тёмное время суток, диоды горят с 100%-й яркостью до 1 часа, далее, от 2 до 3 часов – с 70% яркостью и могут работать до рассвета со степенью освещённости до 30% от номинальной мощности.
Все светильники рассматриваемой категории снабжаются высокотехнологичными LED диодными лампочками, которые не нагреваются и не выгорают при длительной эксплуатации.
Корпуса осветительных приборов для улицы защищены от попадания пыли и влаги, имеют международный сертификат стандарта IP.
Большинство товаров содержат встроенный датчик движения, что позволяет экономить заряд батареи – изделия включаются в присутствии на участке людей.
Светильники из числа повышенной ценовой категории имеют встроенный таймер с возможностью программирования рабочего цикла, времени включения и отключения.

Садовые светильники данного бренда также отличаются демократичной ценой и ориентированы на среднестатистического потребителя, что также объясняет популярность продукции.

Устройство жёстких и гибких панелей

Любая солнечная батарея представляет собой слой полупроводника (используется кремний с добавками других элементов), нанесённый на основание. К нему прикрепляются электроды, и вся конструкция покрывается защитным слоем.

Жёсткие панели

Жёсткие батареи изготавливаются из кристалла кремния. Его режут на пластинки необходимого размера толщиной 0,3 мм, их наклеиваются на основание, которое определяет прочность конструкции. Чаще всего используется стеклотекстолит. Обычное стекло применяется намного реже, используют его в стационарных конструкциях ввиду их большого веса и низкой прочности. С лицевой стороны панель покрывается герметизирующим слоем.

Такая батарея довольно хрупкая в разложенном состоянии, но в сложенном виде похожа на прочный текстолитовый брусок.

Гибкие панели

Гибкие элементы устроены немного иначе. Большое количество слоёв кремния напыляется на гибкое основание. Обычно им служит стальная лента. После этого прикрепляются электроды и вся конструкция ламинируется. Получившуюся плёнку можно скручивать в рулон или изгибать. Поэтому такие батареи получили своё название – гибкие. В сложенном виде этот рулон нуждается в защите, например, в футляре, но в разложенном состоянии довольно прочный благодаря повышенной гибкости.

В переносных моделях гибкие элементы нашиваются на ткань и складываются «гармошкой».

Использование солнечной энергии

Помимо удовлетворения индивидуальных запросов потребителей электричества, солнечную энергию используют в различных сферах жизнедеятельности:

Авиация. Благодаря солнечной энергии, самолеты могут не расходовать топливо на протяжении некоторого времени.
Автомобилестроение. Панели могут использоваться для зарядки электромобилей.
Медицина. Благодаря разработкам южнокорейских ученых, мир увидел солнечную батарею, которую используют для приборов, поддерживающих функциональность организма человека, путем вживления под кожу.
Космонавтика. Гелиопанели устанавливаются, например, на спутниках и космических телескопах.

Это всего лишь несколько примеров. Кроме этого, солнечные панели широко используют для обеспечения электроэнергией зданий, а также целых населенных пунктов.

Надеемся, что вышеописанные преимущества и недостатки использования солнечных батарей помогут вам определиться с решением, стоит ли вам обратиться к альтернативным источникам энергии.

Устройство солнечной батареи и принцип работы

Принцип работы солнечной батареи заключается в фотоэлектрическом эффекте, или эффекте полупроводников. Это способность преобразовывать солнечные лучи в электрический ток.

Наиболее эффективным из всех известных полупроводников является кремний. Из него и изготавливают верхний слой/ пластину (n-слой (-) и p-слой (+)).

Работа конструкции начинается с того, что на фотоэлементы попадает солнечный свет. Кремниевые пластины нагреваются, и начинают высвобождаться электроны, которые захватываются атомами нижней пластины. Затем электроны направляются по проводникам к аккумуляторам, а потом снова возвращаются наверх.

Устройство солнечной батареи:

1.Корпус панели – для скрепления конструкции.

2.Блоки преобразования – кремниевые фотоэлементы (солнечная панель). Преобразовывают лучи солнца в ток. Подключают параллельно-последовательным способом. Это способствует получению наибольшей мощности и напряжения в электросети.

3.Аккумуляторы – основной и резервный. Накапливают электрический ток. Основной аккумулятор сразу снабжает дом током, а резервный – копит ресурс и включается при снижении напряжения.

4.Дополнительные устройства – контролеры, диоды. Контролеры следят за уровнем заряда аккумулятора. Диоды защищают от перегрева.

Устройство солнечной батареи

Подключение солнечной батареи

Использование гибких солнечных панелей

Природа не терпит прямых углов, поэтому гибкие панели лучше соответствуют изгибам окружающей среды, чем стандартные солнечные панели. Гибкие солнечные панели можно устанавливать на навесах, палатках или изогнутых крышах зданий и транспортных средств.

Лодки

Лодки на солнечных батареях варьируются от прогулочных судов и дневных лодок до барж и плавучих домов. Гибкие солнечные панели могут соответствовать неправильным формам многих поверхностей, будь то навес над палубой или крыша рулевой рубки.

Обязательно приобретите хорошо закрытые панели, подходящие для морских условий. Ищите степень защиты от атмосферных воздействий 67 или выше. Добавьте аккумулятор для хранения электроэнергии, вырабатываемой панелями, и вы сможете плавать, не беспокоясь об остановках для дозаправки. ()

Дома на колесах и кемперы

Welcomia / Getty Images

Добавление гибких солнечных панелей на крышу вашего дома на колесах не превратит ваш жилой дом в электромобиль на солнечной энергии, но они могут позволить вам управлять фарами и приборами от электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями.

Гибкие панели уменьшают вес вашего автомобиля и легко устанавливаются. Ряд жилых автофургонов, домов на колесах и трейлеров поставляются либо с местами под солнечные панели, либо с солнечными панелями. Ваша система будет работать лучше всего, если у вас будет достаточная выходная мощность от солнечных панелей и аккумулятора для хранения этой электроэнергии для использования ночью и в пасмурные дни. Батарея, безусловно, тише генератора, но не ожидайте, что она сможет питать кондиционер всю ночь.

Кемпинг и пеший туризм

Если вы путешествуете по дикой местности и беспокоитесь о том, что аккумулятор вашего смартфона разрядится, вы можете прикрепить гибкую солнечную панель к открытой стороне вашего рюкзака и заряжать свой смартфон во время похода. Если вы собираетесь в автомобильном кемпинге, поместите панели на люк на крыше, чтобы зарядить портативный аккумулятор, чтобы ваши фонари работали после наступления темноты. Зимой в кемпинге гибкая панель лучше поглощает свет, преломленный снегом, а также прямые солнечные лучи.

Альтернативные солнечные панели для крыши

Обладая легкостью, гибкие солнечные панели подходят для крыш, которые не выдерживают веса стандартных солнечных панелей.

Установка гибких панелей намного проще, чем стандартных солнечных панелей, поскольку для последних требуются монтажные кронштейны и уплотнительные материалы для предотвращения протекания крыши. И без необходимости в монтажных кронштейнах и другом оборудовании гибкие панели легче перемещать, если, например, вы решили продать свой дом и хотите взять с собой солнечные панели.

Гибкие солнечные панели также могут расширять традиционные солнечные панели на крыше, заполняя пространства, слишком маленькие или слишком деформированные для размещения стандартных солнечных панелей, или вы можете добавлять их в систему, когда ваши потребности в электроэнергии растут.

Выбор и покупка

При выборе и приобретении гибких солнечных батарей следует обращать внимание на такие параметры:

мощность и напряжение – это зависит от количества электроэнергии, потребляемой подключенным аппаратом;
масса – для транспортировки следует приобретать легкие пластины, для использования в домашних условиях вес не имеет значения;
материал – это параметр зависит от местности, в которой будет эксплуатироваться прибор.

Сколько нужно панелей зависит от того, какие приборы будут подключены к батареям и их количество.

Тонкопленочные солнечные батареи – материал, который удобно брать с собой в путешествие для зарядки гаджета или карманного фонарика. В домашних условиях пластины использовать нецелесообразно из-за низкого КПД.

Обзор популярных моделей

Таковых солнечных зарядок существует достаточно много, но лишь несколько из них заслуживают внимания и пользуются спросом.

Solar-Charger P1100F-2600

Характеристики этого зарядного устройства позволяют ему заряжать не только телефоны, но и цифровые камеры и еще несколько видов приборов. В комплектации данной модели состоит литий-ионный аккумулятор с емкостью в 2600 mA. А также обладает устройством контроля за зарядом. Вся зарядка обладает сравнительно малыми габаритами и малым весом. Очень удобен для прогулок загородом.

PETC S09

Зарядное устройство, которое относится к более простым и дешевым маркам и выпускается китайским производителем. Максимальное напряжение на выходе 5,5 V, а емкость аккумулятора до 600 mA. Рассчитан на работу только с телефонными устройствами.

PETC S08-2,6

Не имеет никаких принципиальных различий с другими моделями своей марки за исключением того, что эта модель выпускается без аккумулятора. Следовательно, использоваться может только в светлое время суток, а также в температурных условиях не выше, чем +60 °C.

Область применения солнечных панелей

Стационарные панели

Солнечные панели могут использоваться как в стационарных условиях, так и быть переносными.

Фиксированные модули применяются в следующих областях:

на солнечных электростанциях;
в автономных, резервных или гибридных электростанциях для дома или дачи;
для обогрева помещений и нагрева воды (солнечный коллектор);
в автономных системах освещения улиц;
для питания рекламных щитов;
в системах навигации и сигнализации;
в насосных станциях и др.

Рассматривая стационарные солнечные электростанции, остановимся подробнее на тех, которые используются для электроснабжения дома. Чтобы обеспечить жилище электричеством с помощью энергии Солнца, понадобятся следующие комплектующие:

солнечные модули;
аккумулятор (для накопления неизрасходованной энергии);
контроллер напряжения (увеличивает срок службы аккумулятора, но не обязателен для установки);
инвертор (преобразует постоянный ток аккумулятора в необходимый переменный ток для электроприборов).

Домашние солнечные электростанции по отношению к централизованному электроснабжению могут быть:

автономные.

Автономные, т.е. независимые от других источников питания, солнечные электростанции используются там, где невозможно по определенным причинам (значительная удаленность от населенных пунктов) подключение к общей электросети. Их использование целесообразно в южных районах, где длиннее световой день и большое количество ясных дней. В любом случае ее желательно продублировать генератором на горючем топливе. Основные преимущества автономной станции – это ее экологичность, бесшумность, минимальное техническое обслуживание в течение эксплуатации. Минус – ночью или в пасмурные дни электроэнергия вырабатываться не будет. Кроме того для их работы необходимы выше названные комплектующие, которые делают автономную систему довольно дорогой.

резервные.

Резервные, или сетевые, электростанции устанавливаются там, где есть подключение к центральной электрической сети. Она используется, как дополнительный источник электроэнергии. Резервная солнечная электростанция начинает свою работу в случае перерыва подачи электроэнергии от сети. Преимущества – бесшумность, надежность, возможность монтажа на крышу или фасад здания. Также плюсом является отсутствие аккумулятора, контроллера и инвертора, что значительно удешевляет систему.

гибридные.

По сути, представляет собой автономную станцию, подключенную к электрической сети. Энергия, полученная от Солнца, используется в первую очередь, при ее нехватке подача электроэнергии идет уже от централизованного электроснабжения. Позволяет значительно экономить на платежах за потребленную электроэнергию.

Мобильные модули

Мобильные устройства по преобразованию энергии Солнца в электрический ток могут применяться:

для зарядки мобильных телефонов и других мобильных устройств;
для питания радиоприемников во время походов, рыбалки;
для питания систем навигации во время экспедиций;
для освещения в темное время суток во время походов.

Портативные батареи стали незаменимым аксессуаром у любителей загородных поездок и туристов, путешествующих по диким местам, в которых отсутствует электричество. Так как современная жизнь даже на необитаемом острове или в горах невозможна без различных гаджетов, их подзарядка производится от зарядных устройств, преобразующих солнечную энергию. Портативные солнечные батареи чаще всего выпускаются на основе монокристаллического кремния. Они различаются размерами, формой, мощностью. Компактные батареи с небольшой мощностью могут поместиться в кармане, а большие и мощные могут быть установлены на крыше автомобиля. Кроме того они снабжены всевозможными переходниками для подключения различной техники.

Принцип работы солнечных батарей

Работа солнечных батарей основана на разности потенциалов, которые образуются внутри фотоэлементов при попадании на них света.

В состав каждой батареи входит определенное количество фотоэлементов, которые при последовательном соединении между собой увеличивают напряжение на концах цепи, при параллельном соединении, увеличивается сила получаемого электрического тока. При комбинированном соединении фотоэлементов (последовательно и параллельно) в одном устройстве, можно получить увеличение мощности солнечной батареи в целом. В процессе преобразования энергии получается постоянное напряжение.

Фотоэлемент состоит из двух слоев полупроводников обладающих различной проводимостью. Один из слоев обладает «n» проводимостью – это катод устройства, второй с «p» проводимостью – это анод. К обоим полюсам фотоэлемента подсоединены контакты для включения в общую схему батареи и в общую сеть электроснабжения.

Слои обладающие электронной проводимостью («n» проводимость) и слои с дырочной проводимость («p» проводимость) взаимодействуют при воздействии солнечного света. В слое с «p» проводимостью возникает перемещения «дырок», электроны движутся по «дыркам», в результате чего появляется электрический ток.

Между слоями обладающей различной проводимостью существует «p-n» переход, по своей сути выполняющий роль диода электрической сети. Под воздействием солнечных лучей электроны получают энергию и проникают через «p-n» переход, из-за чего количество дырок и электронов меняется, и это приводит к возникновению разности потенциалов между слоями. Соответственно разность потенциалов приводит к появлению электрического тока между слоями фотоэлемента.

Делаем своими руками

Ниже мы рассмотрим, как сделать солнечную батарею для зарядки телефона.

Что будем собирать

Технические параметры и конструкционные составляющие для зарядного устройства следующие:

Выходная мощность – 20 Ватт.
Конструкционные составляющие: две панели с характеристиками 12 V-10W. Габариты 30х35 см, а в разложенном виде 35х60 см.
Стабильное выходное напряжение 14 V – 20 W.
Еще одним элементом зарядки будет встроенный аккумулятор с характеристиками – 14,8 V – 4,3 А-ч. Данных параметров хватит для работы ноутбука.
Выходы USD, каждый из которых обладает параметрами 5V – 4,3 А-ч.

Необходимые материалы

Солнечную панель для зарядки телефона своими руками необходимо взять в количестве двух штук.

Если материальные возможности поджимают – это могут быть панели китайских производителей, они намного дешевле;

Если зарядка создается в виде книги, то нужна петля для соединения панелей.
Необходимы USB-гнезда.
Яркие диоды в количестве двух штук. Необходимы для световой индикации зарядки устройства.

Этапы сборки зарядки

Собирается устройство довольно просто:

Необходимо соединить фотоэлементы между собой, а после закрепить их на какой-либо жесткой подставке.
После этого необходимо припаять кабель с двумя жилами к выходу солнечных батарей, а другой конец к зарядному кабелю от устройства.
Для того чтобы уберечь зарядку от обратного процесса припаивается диод Шоттка на плюсовую клемму солнечной панели.
Далее идет припаивание аккумулятора. Осуществлять спайку необходимо с одноименными солнечными клеммами.

Как пользоваться

Перед первым использованием устройства необходимо зарядить встроенный аккумулятор (если он есть) от сети. После полной зарядки можно начинать эксплуатацию гаджета с его подпиткой электроэнергии от аккумулятора.

Когда заряд иссякнет, солнечная батарея помещается под солнечные лучи и накапливает весь потраченный заряд за определенный период. Время зарядки зависит от характеристик аккумулятора и площади фотоэлемента.

Применение гибких солнечных батарей

Правила эксплуатации

Как выгодно применять

Область применения

Особенности садовых ламп